射頻限幅保護電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種射頻限幅保護電路，包括信號分合模塊和限幅模塊，該信號分合模塊將一輸入信號分成若干待處理信號向限幅模塊輸送，該限幅模塊對應(yīng)所述待處理信號個數(shù)而設(shè)置相對應(yīng)的支路用于處理該信號，各支路具有相同的拓撲結(jié)構(gòu)，每個支路對輸入的小功率信號基本無損耗，而對大功率信號具有削弱的特性，并將信號返回信號分合模塊，信號分合模塊將返回的若干信號合并后輸出。本發(fā)明利用了3dB90°電橋的特性以及PIN二極管射頻電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)的機理，將兩者構(gòu)成一種可以改善限幅狀態(tài)下失配的射頻限幅保護電路,即使在限幅狀態(tài)下，其輸入輸出端口的信號也能得到較好的匹配，同時也具備限幅保護電路的基本功能。
【專利說明】射頻限幅保護電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及射頻電路，具體涉及一種射頻限幅保護電路。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻接收機由于在大功率信號的接收中易產(chǎn)生飽和、堵塞、信號失真甚至功率過大而燒毀電路元件，因此需要在射頻接收機的前級接一限幅保護電路，同時限幅保護電路需要具備如下特性:輸入信號低于門限值時保護電路應(yīng)具有極低的插入損耗；輸入信號高于門限值時保護電路應(yīng)具有極高的隔離度；保護電路應(yīng)擁有較短的響應(yīng)時間，同時能夠承受較高的功率沖擊。
[0003]傳統(tǒng)上，這類限幅保護電路由肖特基二極管構(gòu)成，利用了二極管整流電路的特性。但隨著現(xiàn)代移動通信技術(shù)的發(fā)展，通信頻率及功率都大幅度的提高，而肖特基二極管已無法滿足更高的功率要求。
[0004]通常的限幅電路用在接收機系統(tǒng)前端時，在限幅狀態(tài)下具有較高的駐波比，反射的信號通過天線輻射回空間中，并不會對整個電子系統(tǒng)造成影響。但當(dāng)限幅電路用于系統(tǒng)的射頻鏈路中間時，特別是功率放大電路等一些敏感電路中，這種電路失配將可能引起功放性能惡化甚至自激燒毀。因此，現(xiàn)有限幅保護電路設(shè)計技術(shù)中需要一種減小這種影響的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題提供一種在限幅狀態(tài)下減小反射的射頻限幅保護電路。
[0006]為達到上述發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0007]—種射頻限幅保護電路，其特征在于，包括信號分合模塊和限幅模塊，該信號分合模塊將一輸入信號分成若干待處理信號向限幅模塊輸送，該限幅模塊對應(yīng)所述待處理信號個數(shù)而設(shè)置相對應(yīng)的支路用于處理該信號，各支路具有相同的拓撲結(jié)構(gòu)，當(dāng)所述輸入信號為低功率信號時，限幅模塊的每一支路將低功率信號通過諧振回路基本無損耗地反射回信號分合模塊；當(dāng)輸入信號為高功率信號時，限幅模塊將高功率信號通過η型低通濾波回路及負載元件而消耗信號功率，從而降幅返回信號分合模塊；信號分合模塊將返回的若干信號合并后輸出。
[0008]所述信號分合模塊包括3dB電橋,該3dB電橋具有一輸入端口、一輸出端口以及兩個雙向端口，所述輸入端口用于接收所述輸入信號；所述雙向端口用于將3dB電橋分路后形成的所述待處理信號傳輸給所述限幅模塊各相應(yīng)支路處理，并接收各支路處理后返回的信號；所述輸出端口用于輸出3dB電橋?qū)λ龇祷氐男盘栠M行合路后的信號。
[0009]所述3dB電橋為分路相位相差90度的3dB電橋。
[0010]所述限幅模塊的每個支路包括用于隔絕其所連接的雙向端口所傳輸?shù)男盘柕闹绷鞯牡谝浑娙?、串接于第一電容之后對隔直后的信號起限幅控制作用的PIN 二極管、串接于該PIN 二極管并接地的負載電阻、并聯(lián)于該PIN 二極管兩極的電感，以及分別于該PIN 二極管兩端連接并接地的第二電容和第三電容。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0012]本發(fā)明的射頻限幅保護電路，利用了 90° 3dB電橋的特性以及PIN 二極管射頻電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)的機理，構(gòu)成了一種可以改善限幅狀態(tài)下失配的射頻限幅保護電路。特點是即使在限幅狀態(tài)下，其輸入端口與輸出端口的輸入與輸出信號也能得到較好的匹配，同時也具備限幅保護電路的基本功能。該電路實用性強，在移動通信、航空航天、雷達對抗、醫(yī)療射頻等電子系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的射頻限幅保護電路的電路原理圖。
[0014]圖2為本發(fā)明的射頻限幅保護電路的PIN 二極管在截斷狀態(tài)下的等效電路圖，此圖給出等效的并聯(lián)諧振回路。
[0015]圖3為本發(fā)明的射頻限幅保護電路的PIN 二極管在導(dǎo)通狀態(tài)下的等效電路圖，此圖給出等效的η型低通濾波回路。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明:
[0017]請參閱圖1，圖1為本發(fā)明的射頻限幅保護電路的原理圖，射頻限幅保護電路包括信號分合模塊I和信號限幅模塊2:信號分合模塊I將一輸入信號分成若干待處理信號向限幅模塊2輸送；該限幅模塊2對應(yīng)所述待處理信號個數(shù)而設(shè)置相對應(yīng)的支路用于處理該信號，各支路具有相同的拓撲結(jié)構(gòu)，每個支路對輸入的小功率信號基本無損耗、而對大功率信號具有削弱的特性，并將信號返回信號分合模塊1，信號分合模塊I將返回的若干信號合并后輸出。
[0018]信號分合模塊I包括一個3dB電橋,該3dB電橋的分路相位相差90度,該3dB電橋具有一個輸入端口 ol、一個輸出端口 o2和兩個雙向端口 o3、o4 ;信號限幅模塊2是兩個具有相同拓撲結(jié)構(gòu)的電路支路，單個支路中包括一個PIN 二極管Dl或D2、一個電感LI或L2、三個電容(Cl、C3、C4)或(C2、C5、C6)和一個電阻Rl或R2。上述端口及電子元件連接如下，作為信號分合模塊I的3dB電橋，其輸入端口 ol連接上級電路而接收信號，兩個雙向端口 o3和o4分別連接信號限幅模塊2的兩個支路，從而3dB電橋?qū)⑤斎攵丝?ol進入的信號通過雙向端口 o3和o4傳導(dǎo)向信號限幅模塊2的兩個支路，被處理后的信號再從雙向端口 o3和o4返回信號分合模塊I的3dB電橋，3dB電橋?qū)蓚€信號合并后從輸出端口 o2輸送到下一級電路傳送。而信號限幅模塊2的支路連接結(jié)構(gòu)為一雙向端口 o3/o4連接一個隔直作用的第一電容C1/C2 —端，該第一電容C1/C2另一端連接一個起到限幅控制作用的PIN二極管D1/D2的陽極a/a’，該且PIN 二極管的陰極b/b’連接一負載電阻R1/R2的一端，該負載電阻R1/R2另一端接地，在PIN 二極管D1/D2的陽極a/a’和陰極b/b’各連接第二電容C3/C5與第三電容C4/C6的一端，且該第二電容電容C3/C5與第三電容C4/C6的另一端接地，在PIN 二極管D1/D2的陽極a/a’和陰極b/b’還分別與一個電感L1/L2的兩端連接而實現(xiàn)PIN 二極管D1/D2與電感b/b’并聯(lián)。[0019]請進一步結(jié)合圖2和圖3，便于更清楚理解本實施例的具體結(jié)構(gòu)和電性原理。
[0020]該信號分合模塊I的3dB電橋?qū)⒁惠斎胄盘柗殖蓛蓚€互為等幅且相位差為90度的待處理信號，并將該待處理信號從兩雙向端口 o3、o4向信號限幅模塊2的兩個支路傳輸，與兩個雙向端口 03、o4直接相連的第一電容Cl、C2的作用在于隔絕輸入信號的直流成分。
[0021]當(dāng)從ol進入的輸入信號為低功率信號時，即信號的功率低于信號限幅模塊2的PIN 二極管D1/D2的截止?fàn)顟B(tài)對應(yīng)的功率，而PIN 二極管D1/D2在截止?fàn)顟B(tài)下等效于結(jié)電容Cj和正向?qū)娮鑂s串聯(lián)，使得電感L1/L2的直流回路與PIN 二極管D1/D2構(gòu)成并聯(lián)諧振回路，如圖2，可以增加小功率信號輸入時在兩支路的反射功率，降低限幅保護電路的插損，即限幅模塊將低功率信號通過諧振回路而小幅放大并返回信號分合模塊I ;
[0022]當(dāng)從ol進入的輸入信號為高功率信號時，即信號的功率高于信號限幅模塊2的PIN 二極管D1/D2的導(dǎo)通狀態(tài)對應(yīng)的功率，此時，PIN 二極管D1/D2在導(dǎo)通狀態(tài)下等效于結(jié)電容Cj和正向?qū)娮鑂s并聯(lián)，該狀態(tài)下的PIN 二極管D1/D2與并聯(lián)的電感L1/L2以及分別與PIN 二極管D1/D2的陽極a和陰極b連接的第二電容C3/C5與第三電容C4/C6構(gòu)成Ji型低通濾波器，限幅模塊將高功率信號通過η型低通濾波回路及負載電阻R1/R2而消耗信號功率，從而將信號降幅并返回信號分合模塊I ;信號分合模塊將返回的信號合并后向下級電路傳輸信號。
[0023]本發(fā)明所揭示的所有實施例高功率信號與低功率信號中，“高功率”表示相對于“低功率”的功率較高。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是:利用了 3dB電橋分路相位相位差90度及對輸入信號的分合特性和PIN 二極管射頻電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)的機理，構(gòu)成了一種可以改善限幅狀態(tài)下失配的射頻限幅保護電路，當(dāng)射頻大功率信號從3dB電橋輸入端口 ol輸入時，雙向端口
03、o4連接限幅支路中的PIN 二極管導(dǎo)通，信號的大部分功率被Rl、R2耗散，雙向端口 03、o4的駐波得到極大改善。而信號即使在限幅狀態(tài)下，其輸入端口與輸出端口的輸入與輸出信號也能得到較好的匹配，同時也具備限幅保護電路的基本功能。
[0025]本實施例的性能指標(biāo)如下:
[0026]工作頻率:700MHz?1000MHz
[0027]插損:<0.8dB
[0028]隔離度:>14dB
[0029]輸入輸出端口駐波:(任意狀態(tài)下)(1.25
[0030]限幅電平:7dBm(工作頻率85OMHz下)
[0031]上述實施例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說明書參照上述的各個實施例對本發(fā)明已進行了詳細的說明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或者等同替換；而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種射頻限幅保護電路，其特征在于，包括信號分合模塊和限幅模塊，該信號分合模塊將一輸入信號分成若干待處理信號向限幅模塊輸送，該限幅模塊對應(yīng)所述待處理信號個數(shù)而設(shè)置相對應(yīng)的支路用于處理該信號，各支路具有相同的拓撲結(jié)構(gòu)，當(dāng)所述輸入信號為低功率信號時，限幅模塊的每一支路將低功率信號通過諧振回路而基本無損耗地反射回信號分合模塊；當(dāng)輸入信號為高功率信號時，限幅模塊將高功率信號通過H型低通濾波回路及負載元件而消耗信號功率，從而降幅返回信號分合模塊；信號分合模塊將返回的若干信號合并后輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻限幅保護電路，其特征在于，所述信號分合模塊包括3dB電橋，該3dB電橋具有一輸入端口、一輸出端口以及兩個雙向端口，所述輸入端口用于接收所述輸入信號；所述雙向端口用于將3dB電橋分路后形成的所述待處理信號傳輸給所述限幅模塊各相應(yīng)支路處理，并接收各支路處理后返回的信號；所述輸出端口用于輸出3dB電橋?qū)λ龇祷氐男盘栠M行合路后的信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的射頻限幅保護電路，其特征在于，所述3dB電橋為分路相位相差90度的3dB電橋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的射頻限幅保護電路，其特征在于，所述限幅模塊的每個支路包括用于隔絕其所連接的雙向端口所傳輸?shù)男盘柕闹绷鞯牡谝浑娙?、串接于第一電容之后對隔直后的信號起限幅控制作用的PIN 二極管、串接于該PIN 二極管并接地的負載電阻、并聯(lián)于該PIN二極管兩極的電感，以及分別于該PIN二極管兩端連接并接地的第二電容和第三電容。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的射頻限幅保護電路，其特征在于，每個限幅模塊的支路中，所述起隔直作用的第一電容一端與相應(yīng)的雙向端口相連接，另一端則連接所述PIN 二極管的陽極，該PIN 二極管的陰極連接所述負載電阻一端，該負載電阻另一端接地；在PIN 二極管的陽極和陰極各連接所述第二電容和第三電容的一端，且該第二電容和第三電容各自的另一端分別接地，在該PIN 二極管的陽極和陰極還分別接入所述電感進行并聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的射頻限幅保護電路，其特征在于:所述限幅電路的每個支路中，當(dāng)所述輸入信號的功率低于該支路的PIN 二極管的截止功率時，該PIN 二極管和與該PIN 二極管并聯(lián)的電感共同等效為諧振回路，將該輸入的信號基本無損耗地返回給相應(yīng)的雙向端口 ；當(dāng)所述輸入信號的功率大于該支路的PIN二極管的導(dǎo)通功率時，該PIN二極管和與該PIN 二極管并聯(lián)的電感、以及第二電容和第三電容共同等效為π型低通濾波回路，該輸入信號經(jīng)該低通濾波回路濾波并經(jīng)所述負載電阻消耗功率實現(xiàn)降幅后，將該信號返回給相應(yīng)的雙向端口。
【文檔編號】H03K3/02GK103873021SQ201210547797
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月17日
【發(fā)明者】楊世朝, 鐘偉東 申請人:京信通信系統(tǒng)（中國）有限公司